RU2369993C1 - Laser positioner for x-ray emitter - Google Patents
Laser positioner for x-ray emitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369993C1 RU2369993C1 RU2008107958/28A RU2008107958A RU2369993C1 RU 2369993 C1 RU2369993 C1 RU 2369993C1 RU 2008107958/28 A RU2008107958/28 A RU 2008107958/28A RU 2008107958 A RU2008107958 A RU 2008107958A RU 2369993 C1 RU2369993 C1 RU 2369993C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- laser
- reflector
- ray
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля объектов авиакосмической техники и других отраслей машиностроения радиационным методом.The invention relates to non-destructive testing of materials and products using x-ray radiation and can be used to control objects of aerospace engineering and other engineering industries by the radiation method.
Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус с расположенным в нем лазером с двухсторонним выходом излучения, ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, отражатель из оргстекла, установленный на пересечении осей лазера и рентгеновского пучка лучей, средство индикации расстояния от объекта до рентгеновского излучателя в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, второй отражатель, установленный на оси лазера за его вторым излучающим торцом перпендикулярно плоскости, образованной осями лазера и рентгеновского пучка под постоянным углом α=arctg(10) к оси лазера с возможностью поступательного перемещения вдоль этой оси [1].Known laser centralizer for an x-ray emitter, comprising a housing with a laser located therein with a two-sided output of radiation, the axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, a plexiglass reflector mounted at the intersection of the laser axes and the x-ray beam, means for indicating the distance from the object to the x-ray emitter in in the form of a pointer with a scale mounted on the centralizer case, a second reflector mounted on the axis of the laser behind its second radiating end perpendicular to the -plane formed by the axes of the laser and the X-ray beam at a constant angle α = arctg (10) to the laser axis with the possibility of translational movement along the axis [1].
Недостатки данного устройства - сильная зависимость видимости лазерного пятна на объекте от интенсивности солнечной засветки при визуальном наблюдении, отсутствие визуализации на объекте зоны, просвечиваемой рентгеновским излучением, субъективность процесса считывания отсчета по шкале дистанций.The disadvantages of this device are the strong dependence of the visibility of the laser spot on the object on the intensity of solar illumination during visual observation, the lack of visualization on the object of the zone illuminated by x-ray radiation, the subjectivity of the reading process on the distance scale.
Кроме того, размещение шкалы в корпусе в зоне комфортного наблюдения достаточно сложно, а раздельное наблюдение объекта и шкалы с постоянным переключением измерения ухудшает эргономические характеристики центратора.In addition, placing the scale in the housing in the comfort zone is quite difficult, and separate observation of the object and the scale with constant measurement switching affects the ergonomic characteristics of the centralizer.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages.
Для этого в лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус с расположенным в нем лазером с двухсторонним выходом излучения, ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, первый отражатель из оргстекла, установленный на пересечении осей лазера и рентгеновского пучка лучей, средство индикации расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, второй отражатель, установленный на оси лазера за его вторым излучающим торцом перпендикулярно плоскости, образованной осями лазера и рентгеновского пучка под постоянным углом α=arctg(10) к оси лазера с возможностью поступательного перемещения вдоль этой оси, при этом первый отражатель выполнен полупрозрачным, дополнительно введены третий отражатель из оргстекла, выполненный полупрозрачным и установленный на оси рентгеновского пучка между рентгеновским излучателем и первым отражателем перпендикулярно плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, телевизионная система, состоящая из монитора и телекамеры, включающей объектив с фокусным расстоянием f'1 и ПЗС-матрицу размером Н×Н, телекамера, расположенная перед третьим отражателем, оптическая ось объектива телекамеры параллельна оси лазера, расположена в плоскости, определяемой осями лазерного и рентгеновского пучков, и проходит через точку пересечения третьего отражателя с осью рентгеновского пучка, четвертый отражатель, плоскость которого параллельна плоскости третьего отражателя, устанавливаемый на оси объектива телекамеры на расстоянии B=Q+R+S от точки пересечения третьего отражателя с осью рентгеновского пучка, где Q=0,1Lmin, R=0,1ΔL, S - расстояние от центра второго отражателя до центра дисплея цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, ΔL=Lmax-Lmin, Lmax и Lmin - соответственно максимальное и минимальное расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, коллиматорный объектив с фокусным расстоянием f'2, ось которого проходит через центр четвертого отражателя параллельно оси рентгеновского пучка и перпендикулярно плоскости дисплея цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя, светодиоды для подсветки этого дисплея, располагаемого на периферической зоне поля зрения объектива телекамеры, фокусное расстояние коллиматорного объектива, определяемое из соотношения
где Lmin - минимальное для данного центратора измеряемое расстояние до объекта, N - целочисленное значение показаний цифрового дисплея средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя.where L min is the minimum measured distance to the object for a given centralizer, N is the integer value of the digital display of the means for indicating the distance from the object to the x-ray emitter.
Схема устройства приведена на фиг.1-3The device diagram is shown in figures 1-3
Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2, в котором расположены первый полупрозрачный отражатель 3, лазер 4 с двухсторонним выходом излучения, второй отражатель 5, закрепленный на подвижном элементе 6 цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя с дисплеем 7. Второй отражатель 5 может поступательно перемещаться вдоль оси лазера 4, перпендикулярно оси рентгеновского пучка, расположенной от продольной оси рентгеновского излучателя на расстоянии А, причем он наклонен к оси лазера под постоянным углом α=arctg(10), (т.е. α=84°20'). Между лазером 4 и первым отражателем 3 установлена на расстоянии D=A+t от центра первого отражателя симметрично относительно оси лазера 4 кольцевая структура микролазеров 13 диаметром D0, в которой расположено М (М=8÷16) микролазеров диаметром d, угол наклона оси каждого из которых к оси лазера равен β, т.е. половине угла раскрытия конического пучка.The laser centralizer comprises an X-ray emitter 1, to which a housing 2 is attached, in which the first translucent reflector 3 is located, a laser 4 with a two-sided radiation output, and a second reflector 5 mounted on the movable element 6 of a digital reading device for indicating the distance from the object to the x-ray emitter with a display 7. The second reflector 5 can progressively move along the axis of the laser 4, perpendicular to the axis of the x-ray beam, located from the longitudinal axis of the x-ray emitter A, and it is inclined to the laser axis at a constant angle α = arctan (10), (i.e., α = 84 ° 20 '). Between the laser 4 and the first reflector 3, a ring structure of microlasers 13 with a diameter of D 0 , in which M (M = 8 ÷ 16) microlasers with a diameter of d, an angle of inclination of the axis is located symmetrically relative to the axis of the laser 4, is installed at a distance D = A + t from the center of the first reflector each of which is equal to β to the laser axis, i.e. half the opening angle of the conical beam.
На оси рентгеновского пучка установлен третий полупрозрачный отражатель 8 из оргстекла между рентгеновским излучателем и первым отражателем 3. Он установлен под углом 45° к этой оси в плоскости, перпендикулярной плоскости, образованной осями рентгеновского пучка и лазера 4.A third translucent plexiglass reflector 8 is mounted on the axis of the x-ray beam between the x-ray emitter and the first reflector 3. It is mounted at an angle of 45 ° to this axis in a plane perpendicular to the axis of the x-ray beam and laser 4.
Телекамера, включающая объектив 9 с фокусным расстоянием f'1 и ПЗС-матрицу 10 размером Н×Н, установленную так, что ось ее объектива 9 параллельна оси лазера 4 и проходит через центр третьего отражателя (т.е. точку его пересечения с осью рентгеновского пучка) в плоскости расположения осей лазера и рентгеновского пучка.A television camera including a lens 9 with a focal length f ' 1 and a CCD matrix 10 of size H × N, mounted so that the axis of its lens 9 is parallel to the axis of the laser 4 and passes through the center of the third reflector (i.e., its intersection with the x-ray axis beam) in the plane of the axes of the laser and x-ray beam.
Телевизионный монитор 14 предназначен для наблюдения изображений объекта 17, формируемых телекамерой.A television monitor 14 is designed to observe images of an object 17 formed by a television camera.
На оси объектива 9 телекамеры на расстоянии В от центра третьего отражателя установлен под углом 45° к этой оси четвертый отражатель 11, плоскость которого параллельна плоскости третьего отражателя.On the axis of the camera lens 9 at a distance B from the center of the third reflector, a fourth reflector 11 is installed at an angle of 45 ° to this axis, the plane of which is parallel to the plane of the third reflector.
На оси, проходящей через центр четвертого отражателя, перпендикулярно к ней в плоскости, образованной осями лазера пучка и рентгеновского излучения, установлен коллиматорный объектив 12 с фокусным расстоянием f'2, в фокальной плоскости которого расположен на краю его поля зрения дисплей 7 отсчетного устройства средства индикации размером h×h. Перед объективом 9 установлен селективный фильтр 15 для контрастирования изображений лазерных пятен. Дисплей отсчетного устройства неподвижно закреплен на корпусе 2 центратора. Подвижный элемент этого устройства 6 с установленным на нем вторым отражателем 5 перемещается с помощью ручного и/или иного привода поступательно (привод не показан). Расстояние между крайними положениями отражателя 5 равно R, а расстояние от начального положения отражателя 5 до оси объектива коллиматора 8 равно S и определяется конструктивными параметрами конкретного отсчетного устройства, например цифрового штангенциркуля. Величина R перемещения второго отражателя 5 определяется диапазоном измеряемых расстояний от объекта до рентгеновского излучателя Lmax и Lmin. Расстояние Q от центра первого отражателя до крайнего положения второго отражателя 5 также зависит от этих величин и принятого значения угла α наклона второго отражателя оси лазера. Для α=arctg(10), Q=Lmin/tgα=0,1·Lmin, R=Lmax/10-Lmin/10=0,1(Lmax-Lmin)=0,1ΔL.On the axis passing through the center of the fourth reflector, perpendicular to it in the plane formed by the axes of the laser beam and x-ray radiation, there is a collimator lens 12 with a focal length f ' 2 , in the focal plane of which is located on the edge of its field of view the display 7 of the reading device of the indication means size h × h. A selective filter 15 is installed in front of the lens 9 to contrast the images of laser spots. The display of the reading device is fixedly mounted on the housing 2 of the centralizer. The movable element of this device 6 with a second reflector 5 mounted on it is moved with the help of a manual and / or other drive (the drive is not shown). The distance between the extreme positions of the reflector 5 is equal to R, and the distance from the initial position of the reflector 5 to the axis of the lens of the collimator 8 is S and is determined by the design parameters of a particular reading device, for example, a digital caliper. The value R of the movement of the second reflector 5 is determined by the range of measured distances from the object to the x-ray emitter L max and L min . The distance Q from the center of the first reflector to the extreme position of the second reflector 5 also depends on these values and the accepted value of the inclination angle α of the second reflector of the laser axis. For α = arctan (10), Q = L min / tgα = 0.1L min , R = L max / 10-L min / 10 = 0.1 (L max -L min ) = 0.1ΔL.
Например, для распространенного диапазона измерений Lmin=3 м и Lmax=5 м имеем Q=0,3 м и R=0,2 м величина С=50 мм использовалась в пилотном образце.For example, for the widespread measurement range L min = 3 m and L max = 5 m, we have Q = 0.3 m and R = 0.2 m, the value C = 50 mm was used in the pilot sample.
Лазерный центратор работает следующим образом. На экране телевизионного монитора оператор наблюдает картину, показанную на фиг.3. На экране видна кольцевая структура лазерных пятен, равная диметру зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, неподвижное лазерное пятно в центре этой зоны и второе пятно, положение которого на экране зависит от положения второго отражателя, т.е. расстояния до объекта. На экран монитора выводится также изображение дисплея отсчетного устройства 7, подсвеченного светодиодами 16.Laser centralizer operates as follows. On the screen of a television monitor, the operator observes the picture shown in Fig.3. An annular structure of laser spots is visible on the screen, which is equal to the diameter of the object’s area illuminated by x-ray radiation, a fixed laser spot in the center of this zone and a second spot, the position of which on the screen depends on the position of the second reflector, i.e. distance to the object. The image of the display of the reading device 7 illuminated by the LEDs 16 is also displayed on the monitor screen.
Оператор перемещает второй отражатель до слияния изображения центрального и подвижного (измерительного) пятен и снимает отсчет с цифрового дисплея.The operator moves the second reflector until the image of the central and moving (measuring) spots merges and removes the count from the digital display.
Расстояние L от объекта до рентгеновского излучения определяется из соотношения
Например, на фиг.3 на дисплее имеется отсчет 135,0. Значение Lmin=3 м и определяется из паспорта конкретного центратора. Окончательно имеем L=3+1,35=4,35. Т.е. точность отсчета по сравнению с аналогом (патент РФ 1229), в котором применена стандартная линейная шкала с ценой деления 1,0 мм, повышена в 10 раз (!), а также исключена субъективность.For example, in FIG. 3, the display has a count of 135.0. The value of L min = 3 m and is determined from the passport of a particular centralizer. Finally, we have L = 3 + 1.35 = 4.35. Those. the accuracy of reference compared to the analogue (RF patent 1229), in which a standard linear scale with a division price of 1.0 mm is applied, is increased 10 times (!), and subjectivity is also excluded.
Коллиматорный объектив 12 необходим для обеспечения масштаба изображения дисплея цифрового отсчетного устройства, при котором обеспечивается надежное считывание результата. Экспериментально установлено [2], что для этого отношение размеров изображения дисплея и ПЗС-матрицы должно быть не менее H/h≥10, т.к. масштаб изображения для телецентрической системы (с параллельным ходом лучей между объективами телекамеры и коллиматором) равен m=f'2/f'1, имеем окончательно
Например, для характерных значений Н=10 мм, f'1=10 мм, h=10 мм, имеем f'2≥100 мм. При этом, очевидно, размер изображения цифр на ПЗС-матрице равен 1,0 мм, т.е 0,1Н, что и необходимо для реальной конструкции.For example, for characteristic values of H = 10 mm, f ' 1 = 10 mm, h = 10 mm, we have f' 2 ≥100 mm. In this case, obviously, the size of the image of the numbers on the CCD matrix is 1.0 mm, i.e. 0.1 N, which is necessary for a real design.
Для подстветки дисплея цифрового отсчетного устройства применимы светодиоды 16.To illuminate the display of the digital reading device, LEDs 16 are applicable.
Применение телецентрической оптической системы позволяет также обеспечить резкое изображение дисплея и объекта, находящихся на разных расстояниях от телекамеры, т.е. ее объектов всегда работает в режиме фокусировки «на бесконечность», т.е. на удаленный объект.The use of a telecentric optical system can also provide a sharp image of the display and the object located at different distances from the camera, i.e. of its objects always works in focus mode "to infinity", i.e. to a remote object.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ 2251229.1. RF patent 2251229.
2. Справочник конструктора оптико-механических приборов. М.: Машиностроение, 1986, 680 с.2. Reference designer of optical-mechanical devices. M.: Engineering, 1986, 680 p.
Claims (1)
где Q=0,1 Lmin;
R=0,1ΔL;
S-расстояние от центра второго отражателя до центра дисплея цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояния от объекта до рентгеновского излучателя:
ΔL=Lmax-Lmin, Lmax и Lmin - соответственно максимальное и минимальное расстояния от объекта до рентгеновского излучателя,
коллиматорный объектив с фокусным расстоянием f'2, ось которого проходит через центр четвертого отражателя параллельно оси рентгеновского пучка и перпендикулярно плоскости дисплея цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя, светодиоды для подсветки этого дисплея, располагаемого на периферической зоне поля зрения объектива телекамеры, фокусное расстояние коллиматорного объектива, определяемое из соотношения
где h - размер дисплея Н цифрового отсчетного устройства средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя,
кольцевая структура из М микролазеров, расположенная между первым отражателем и лазером симметрично относительно оси лазерного пучка, оси микролазеров наклонены под углом β/2 к оси лазера, равного углу расхождения рентгеновского пучка и пересекают ось лазера в точке, расположенной на расстоянии А от центра первого отражателя, равного расстоянию от этого центра до фокуса рентгеновской трубки рентгеновского излучателя, кольцевая структура микролазеров, формирующих на объекте систему расположенных по окружности лазерных пятен, расположение и диаметр которой определяет размер и положение на объекте зоны, просвечиваемой рентгеновским излучением, диаметр кольцевой структуры микролазеров определяется соотношением Do≥2Md,
где М - число микролазеров;
d - их диаметр,
а расстояние от нее до точки пересечения осей микролазеров с осью лазера с двойным выходом излучения определяется выражением
где Lmin - минимальное для данного центратора измеряемое расстояние до объекта;
N - целочисленное значение показаний дисплея средства индикации расстояний от объекта до рентгеновского излучателя. A laser centralizer for an x-ray emitter, comprising a housing with a laser located therein with a two-sided output of radiation, the axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, the first plexiglass reflector mounted at the intersection of the laser axes and the x-ray beam, means for indicating the distance from the object to the x-ray emitter, a second reflector mounted on the axis of the laser behind its second radiating ends perpendicular to the plane formed by the axes of the laser and the x-ray beam under with an angle α = arctan (10) to the laser axis with the possibility of translational movement along this axis, characterized in that the first reflector is translucent, a third plexiglass reflector is introduced, made translucent and mounted on the x-ray beam axis between the x-ray emitter and the first reflector perpendicular the plane formed by the axes of the laser and x-ray beams, a television system consisting of a monitor and a television camera including a lens with a focal length f ' 1 and a CCD size H × H, the camera located in front of the third reflector, the optical axis of the camera’s lens is parallel to the laser axis, is located in the plane defined by the axes of the laser and x-ray beams and passes through the intersection of the third reflector with the axis of the x-ray beam, the fourth reflector, the plane of which is parallel to the plane of the third a reflector mounted on the axis of the camera lens at a distance B = Q + R + S from the point of intersection of the third reflector with the axis of the x-ray beam,
where Q = 0.1 L min ;
R = 0.1ΔL;
S-distance from the center of the second reflector to the center of the display of the digital reading device means indicating the distance from the object to the x-ray emitter:
ΔL = L max -L min , L max and L min - respectively, the maximum and minimum distances from the object to the x-ray emitter,
a collimator lens with a focal length f ' 2 , the axis of which passes through the center of the fourth reflector parallel to the axis of the X-ray beam and perpendicular to the display plane of the digital reading device of the means for indicating distances from the object to the X-ray emitter, LEDs to illuminate this display located on the peripheral zone of the field of view of the camera lens , the focal length of the collimator lens, determined from the ratio
where h is the display size H of the digital reading device means indicating the distance from the object to the x-ray emitter,
an annular structure of M microlasers located between the first reflector and the laser symmetrically with respect to the axis of the laser beam, the axes of the microlasers are inclined at an angle β / 2 to the laser axis equal to the angle of divergence of the X-ray beam and intersect the laser axis at a point located at a distance A from the center of the first reflector equal to the distance from this center to the focus of the x-ray tube of the x-ray emitter, the ring structure of the microlasers, forming on the object a system of laser spots located around the circumference, is located ix and the diameter of which determines the size and position on the object area, transmission X-ray, the diameter of the annular structure microlasers determined by the ratio D o ≥2Md,
where M is the number of microlasers;
d is their diameter,
and the distance from it to the point of intersection of the axes of the microlasers with the axis of the laser with a double radiation output is determined by the expression
where L min is the minimum measured distance to the object for a given centralizer;
N is the integer value of the readings of the display means indicating the distance from the object to the x-ray emitter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008107958/28A RU2369993C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Laser positioner for x-ray emitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008107958/28A RU2369993C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Laser positioner for x-ray emitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369993C1 true RU2369993C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41261061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008107958/28A RU2369993C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Laser positioner for x-ray emitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369993C1 (en) |
-
2008
- 2008-03-04 RU RU2008107958/28A patent/RU2369993C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5884309B2 (en) | Measuring device, shape measuring device, shape measuring method, and structure manufacturing method | |
| KR100849921B1 (en) | Device for measuring spatial distribution of the spectral emission of an object | |
| RU2369993C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| RU2405138C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
| KR101761980B1 (en) | Optical inspection device | |
| RU2386956C1 (en) | Radiooptical endoscope | |
| RU2325051C1 (en) | Laser centralizer for x-ray emitter | |
| RU2325048C1 (en) | Laser centralizer for x-ray emitter | |
| RU2237984C1 (en) | Laser x-radiation localizer | |
| CN105765438A (en) | Optical arrangement for imaging a sample | |
| RU2237983C2 (en) | Laser x-radiation localizer | |
| KR101584455B1 (en) | Shooting module for inner of component and system for using the same | |
| RU2421948C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
| RU2315444C2 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
| RU2369997C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| RU2369999C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| RU2250576C2 (en) | Laser centralizer for x-ray radiator | |
| RU2261538C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
| RU2405137C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
| RU2405136C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
| RU2417565C1 (en) | Laser centrator for x-ray emitter | |
| RU2413206C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
| RU2404551C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
| CN203732475U (en) | Light path system for enabling testing light path and imaging light path to be coaxial | |
| RU2370000C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110305 |